分立标定中捷联惯导标定参数间的关联性影响

光学捷联惯导误差随时间积累,分立式标定作为一种误差补偿技术,是提高惯导精度的必要手段。惯导标定参数主要有标度因数、安装偏角、零偏,文章在阐述IMU标定原理的基础上,推导了标定过程中参数误差的传播途径,理论分析了标定参数之间的关联性影响,得到以下结果:零偏重复性误差对标度因数和安装偏角的标定无影响;标度因数非线性和重复性误差对安装偏角和零偏的标定无影响;零偏稳定性误差对标定因数和安装偏角的标定有影响;陀螺的角度随机游走对陀螺三个标定参数均有影响;加速度计的随机噪声对加速度计的三个标定参数均有影响;陀螺的标度因数不对称性对陀螺的安装偏角和零偏的标定有影响;安装偏角重复性误差对陀螺的零偏标定有影响而对标度因数标度无影响,对加速度计的标度因数和零偏的标定无影响。结论对于惯导系统性能评估、误差分配和器件设备选型具有重要意义。

一种十表冗余激光陀螺捷联惯组标定方法研究

针对十表冗余激光陀螺三自捷联惯组(包含5只陀螺和5只加速度计)的标定问题,推导给出了标定模型以及标定方案。将十表冗余惯组划分为直表X\Y\Z和斜表S\T两组,直表采用系统级标定方法,建立关于标定误差模型的状态方程,以导航速度误差作为量测,通过Kalman滤波估计标定误差参数;以直表标定结果作为参考,进行斜表的分立式标定,分别建立了加速度计、陀螺标度系数和陀螺漂移的标定模型。最后,结合19位置系统级标定方法和分立式标定方法完成了十表冗余激光捷联惯组标定,结果显示标定结果正确,分析了标定误差特性。

转台安装误差对光学捷联惯导标定的影响分析

针对双轴转台标定时安装误差对光学捷联惯导标定的影响,推导了双轴转台安装误差与标定参数的数学关系,分析并量化了转台安装水平误差、方位误差对标定结果的影响。得到以下结论:转台安装误差对陀螺标定结果与加速度计零偏标定结果没有影响;当转台安装水平误差为11'时,加速度计标度因数误差为10-5;假定加速度计真实失准角为5',转台水平误差为1°,则标定后的加速度计失准角误差仅为0.1″。结论可作为修正双轴转台安装误差的理论依据。

高精度光纤陀螺组件标定方法

为了提高光纤陀螺组件的标定精度,从三轴惯导测试转台技术指标入手,根据惯导测试转台定位精度高的特点,设计了六位置静态分立式标定方案.通过设计一定的标定路径,利用地球转速和当地地理纬度,激励出陀螺的标度因数、安装误差和零位等12个参数,新的标定方案避免了标度因数和安装误差对零位的影响.对自研光纤陀螺捷联惯导系统在三轴惯导测试转台进行传统标定和六位置静态分立式标定,并将标定结果用于静态导航实验,多次实验结果表明,与采用传统标定结果的导航定位误差相比,采用六位置静态分立式标定结果的导航定位误差显著降低.

光纤陀螺SINS十位置系统级标定方法

针对传统的系统级标定方法状态变量维数高、标定参数可观测性差等特点,提出一种十位置系统级标定方法。该方法以分立式标定结果为初值,以速度误差和姿态误差作为观测量,合并加速度计标定误差和光纤陀螺标定误差,降低Kalman滤波器维数。设计10个位置对SINS标定误差进行估计,然后将估计值进行解耦,计算SINS标定参数。仿真和转台实验结果表明:十位置系统级标定方法可以一次性标定出标度因数、安装误差和零位等24个标定参数。

基于Kalman滤波的MEMS加速度计标定方法研究

针对微机电系统(MEMS)加速度计标定参数难以快速、高精度标定的工程问题,提出一种基于Kalman滤波的加速度计误差标定方法。设计基于重力场的多位置分立式标定路径,快速标定出MEMS加速度计标度因数、安装误差和零偏;并以此作为Kalman滤波的初始值,建立以速度误差为观测量的Kalman滤波方程,估计多位置分立式标定参数误差,修正多位置分立式标定结果。实验结果表明:标定方法可降低MEMS加速度计测量误差,加速度计三轴测量精度分别提高13%,24%,22%。

基于偏轴转位的捷联惯导系统快速标定方法

捷联惯导系统(SINS)中惯性测量单元(IMU)的转位方案设计对系统的快速标定具有重要影响。目前常见的转位方案是转轴与敏感轴重合,该方式每转动一次,仅有2个敏感轴位置发生变化。为更高效地激励误差,设计了一种IMU在转台上的偏轴安装方式,并基于这种方式提出一种新的转位方案。通过合理设计转轴与敏感轴之间的角度,使其在每次转位时有3个敏感轴位置同时发生变化,开拓了IMU新的转位空间,从而在标定陀螺组件的12个主要确定性误差时,可将传统转位方式下的最少6位置标定进一步缩减为偏轴转位下的4位置标定。通过理论分析与仿真实验表明,2种方案标定精度相同,但偏轴4位置标定方法的标定时间要比静态6位置标定方法减少33%,且标定结果的稳定性要好于静态6位置标定方法。

光纤陀螺标度因数的自标定方法

基于数字闭环光纤陀螺的阶梯波调制原理,该文提出了一种光纤陀螺标度因数的自标定方法,旨在提高光纤陀螺的标定效率。在陀螺的数字信号处理部分即现场可编程门阵列(FPGA)上加入等幅度递增的数字阶梯波信号,通过Y波导改变两光之间的相位差,用这种方法模拟转台角速度的输入,静基座条件下即可拟合标度因数及计算其非线性误差。通过实验验证了光纤陀螺的自标定方法的可行性,并对其适用范围进行研究。

一种非质心构型MIMU设计与误差补偿

针对惯性测量单元在不同载体上的装配需求,设计了一种非质心构型的微惯性测量单元(MIMU)。MIMU采用3个单轴陀螺仪和2个三轴加速度计的配置方案,其机械结构外形为中空圆柱形,各个传感器的安装位置远离测量装置的质心位置,因此称为非质心构型的MIMU。结合各个传感器的安装位置,分析了非质心构型下的传感器误差特性,建立误差模型,提出基于最小二乘拟合的分立式快速标定方法,利用三轴转台和离心机等实验设备分别对各项误差参数进行了有效的标定和补偿。最后利用Allan方差分析方法,结合实际的测量数据,得到了MIMU中传感器的各项性能指标,进而为后续研究工作提供了可靠的测量装置和数据源。